DE2441373C3 - Device for the continuous crosslinking of polyolefin cable sheaths - Google Patents
Device for the continuous crosslinking of polyolefin cable sheathsInfo
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Description
Die Erfindung beirifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs I genannten An.The invention relates to a device of the im The preamble of claim I mentioned to.
Ein Verfahren und eine Anlage /um kontinuierlichen Vernetzen von Kunststoffmantel, ist aus der DEOS 08 086 bekannt. Das den Kreu/.kopfextruder verlassende ummantelte Kabel gelangt direkt in ein Vcrnet/ungsrohr, in dem als voneinander getrennte Ströme zur Einleitung und Durchführung der Vernetzung ein Heizmittel und anschließend zur Abkühlung des weitgehend auspolymcrisicrtcn heißen Kabelmantels ein Kühlmittel unter Druck umlaufen. Heizmittel und Kühlmittel bestehen aus ein und demselben flüssigen Wärmeträger, nämlich einem Polyglykol. das im Vernet/iingsrohr unter einem Überdruck von rund 3 bis 5 bar steht. Das kontinuierlich ummantelte Kabel tritt am linde der Kühlzone aus dem Vcrnet/ungsrohr aus. Das Kabel durchläuft am Austritt eine Abdichtungsvorrichtung, der eine Rückgewinnungsvorrichtung nachgeschaltet ist.A method and a system for continuous crosslinking of plastic sheaths is from DEOS 08 086 known. The sheathed cable leaving the cross / .head extruder goes directly into a Connection pipe in which as separate streams to initiate and carry out the cross-linking a heating means and then for cooling the largely polymer-crystallized hot cable jacket circulate a coolant under pressure. Heating medium and coolant consist of one and the same liquid heat transfer medium, namely a polyglycol. the in the networking pipe under an overpressure of around 3 up to 5 bar. The continuously sheathed cable emerges from the connecting pipe on the side of the cooling zone the end. At the outlet, the cable passes through a sealing device, which is a recovery device is downstream.
Ziel dieser Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Kabelummantelungen ist, diese Kabelummantelungen nicht nur möglichst rund im Querschnill. sondern vor allem auch blasenfrei her/iislellen. /u diesem /weck stehen die beiden Wärmeträgerströme unter Überdruck. The aim of this system for the continuous production of cable sheathing is this cable sheathing not just as round as possible. but Above all, they are also bubble-free. / u this / wake up the two heat carrier flows are under overpressure.
Es ist bekannt, daß die Blasenbildung in l'olyolefm-Kahclummantcliingcn. insbesondere Polyethylen- Kabelummantelungen, bei höheren Drücken besser und vollständig!'!' vermieden werden kotinen als bei /u niedrigen Drücken. Die bei der bekannten Vernetzungsanlage offensichtlich verwendeten gebräuchlichen Abstreifschleusen begrenzen den Arbeitsdruckbereich im bekannten Vernetzungsrohr jedoch auf Werte zwischen > rund 3 und 5 bar.It is known that the formation of bubbles in l'olyolefm-Kahclummantcliingcn. especially polyethylene cable sheathing, better at higher pressures and Completely!'!' cotines are avoided than with / u low pressures. The customary air locks obviously used in the known crosslinking system however, limit the working pressure range in the known crosslinking pipe to values between > around 3 and 5 bar.
Diese Drücke reichen zur Herstellung halbwegs blasenfreier Kabelummantelungen jedoch nur dann aus, wenn die Geschwindigkeit, mit der das ummantelte Kabel durch das Vernetzungsrohr läuft, nicht allzu hochHowever, these pressures are only sufficient to produce halfway bubble-free cable sheathing, when the speed at which the jacketed cable runs through the crosslinking tube is not too high
i" ist. Höhere Arbeitsdrücke im bekannten Vernetzungsrohr läßt jedoch die Austrittsabdichtung nicht zu, die
bereits bei Überdrücken von rund 5 bar mit einer Leckagerückführung arbeitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einei ". Higher working pressures in the known crosslinking pipe, however, do not allow the outlet seal, which already works with a leakage return at overpressures of around 5 bar.
The invention is based on the object of a
Ii Verrichtung zum kontinuierlichen Vernetzen von Polyolefin-Kabelmänteln der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen und billigen Mitteln ein Arbeiten bei höheren Wärmeträgerdrücken u;;d mit erhöhter Zichgeschwindigkeit des ummantelten KabelsIi performing the continuous networking of To create polyolefin cable jackets of the type mentioned, which one with simple and cheap means Working at higher heat transfer pressures u ;; d with increased drawing speed of the sheathed cable
-<> ermöglicht. - <> enables.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I genannten Merkmale.This object is achieved in a device of the type mentioned by the in the characterizing Part of claim I features mentioned.
Diese Vorrichtung kann im Vernetzungsrohr DrückeThis device can pressures in the crosslinking tube
-'' im Bereich von rund 5 bis 25 bar aufnehmen, ohne daß nennenswerte Leckverluste am Ausgang der Kühlzone des Vernetzungsrohrvs auftreten und ohne daß die Zichgeschwindigkeit des ummantelten Kabels herabgesetzt zu werden braucht.- '' in the range of around 5 to 25 bar without significant leakage losses occur at the exit of the cooling zone of the crosslinking tube and without the Drawing speed of the sheathed cable needs to be reduced.
"' In der Hei/zone des Vernetzungsrohres läuft der flüssige Wärmeträger, vorzugsweise ein vollständig entgastes und getrocknetes Siliconöl, mit einer kinematischen Viskosität von 5000 bis 100 000 mm-7s als Heizmittel unter Druck um. In der Kühlzone läuft"'In the hot zone of the cross-linking pipe the liquid heat transfer medium, preferably a completely degassed and dried silicone oil, with a kinematic Viscosity from 5000 to 100,000 mm-7s as a heating medium under pressure. Runs in the refrigerator section
;' ebenfalls unter Druck ein Kühlmittel um, das vorzugsweise derselbe flüssige Wärmeträger wie das Heizmittel ist. Im Vcrnetzungsrohr sind spüler näher beschriebene Maßnahmen getroffen, um den lleizmittelkreislauf vom Kühlmittelkreislauf zu trennen. Ir jedem dieser ; 'also under pressure to convert a coolant, which is preferably the same liquid heat carrier as the heating medium. Measures described in more detail are taken in the network pipe in order to separate the lubricant circuit from the coolant circuit. Ir each of these
'" voneinander unabhängigen Wärmeträgerkreise werden Druck, Temperatur und Umlaufgeschwindigkeit unabhängig voneinander geregelt.'"become independent heat transfer circuits Pressure, temperature and speed of circulation regulated independently of one another.
Das mit dem Polyolefin durch Extrudieren ummantelte Kabel durchläuft im Vernel/ungsrohr zunächst dieThe cable, which is sheathed with the polyolefin by extrusion, first runs through the plating tube
'' Heiz/one, dann die Kühl/one und tritt am Finde der Kühlzone aus dem Vernel/ungsrohr aus. Dieser Ausgang isl durch eine Schleuse oder dynamische Dichtung verschlossen, ohne das Durchlaufen des ummantelten Kabels mit hoher Geschwindigkeit zu '' Heating / one, then the cooling / one and comes out of the pipe where the cooling zone is located. This exit is closed by a sluice or dynamic seal without the sheathed cable running through at high speed
'" beeinträchtigen. Diese Schleuse isl ein direkt hinter der Kühlzone des Vernet/ungsrohres angeordneter Abschliiß/ylinder, der koaxial /um Vernct'iingsrohr angeordnet ist.'"affect. This lock isl a directly behind the Cooling zone of the connecting pipe arranged closing / cylinder, which is arranged coaxially / around Vernct'iingsrohr.
Zwischen der Innenwand dieses Zylinders und derBetween the inner wall of this cylinder and the
" Außenwand des Kabelmantels ist ein Kingraum mit einer Spallbreite von ca. 2 mm bis ca. r> mm ausgebildet. Dieser Ringraum steht direkt mit der Kühl/one ties Vernel/ungsrohres in Verbindung und isl mit dem Kühlmittel ausgeiüllt. Der Zylinder isl mit einer"The outer wall of the cable jacket is designed as a king space with a span width of approx. 2 mm to approx. R > mm. This annular space is directly connected to the cooling tube and is filled with the coolant. The cylinder is filled with a
'' llochleisliingskühlvorrichtung umgeben, die das im Ringraum befindliche Kühlmittel tiefkühlt. Durch die dadurch eintretende Erhöhung der Viskosität des Kühlmittels wird eine dynamische Druckdichtung des Hohlraumes oder Ringraumes /wischen der äußeren'' llochleisling cooler surrounding the in Coolant located in the annular space is frozen. The resulting increase in the viscosity of the Coolant will create a dynamic pressure seal of the cavity or annulus / wipe the outer
" !-"lache der beschichteten Kabelseele uric! der Innen wandfläche des Zylinders erhallen. Bei Verwenduni; von Siliconöl wird dieses in der Schleuse auf eine Temperatur /wischen —20 und —40 ( ahnekühlt. Die"! -" laugh at the coated cable core uric! the inside wall surface of the cylinder. When used; from Silicone oil gets this in the lock on one Temperature / between -20 and -40 (cools down. The
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Viskosität des Kühlmitiels wird dabei so weit erhöht, daß sich das Kühlmittel bereits verfestigt. The viscosity of the coolant is increased so much that the coolant already solidifies.
Hinter dem Ausgang der Schleuse ist eine Abstreifmanschette angeordnet Der Kabelmantel kann durch eine solche Abstreifdichtung auch von Resten anhaftender Fremdsubstanz befreit werden. A wiper collar is arranged behind the exit of the lock . The cable sheath can also be freed from residues of adhering foreign substances by means of such a wiper seal.
Bei Verwendung von Siliconöl als Wärmeträger kann unter diesen Betriebsbedingungen im Vernetzungsrohr ohne weiteres ein Überdruck im Bereich von rund 5 bis 25 bar eingestellt und aufrechterhalten werden. When using silicone oil as a heat transfer medium, an overpressure in the range of around 5 to 25 bar can easily be set and maintained in the crosslinking tube under these operating conditions.
Das aus der Schleuse kontinuierlich abgezogene ummantelte Kabel kann dann direkt auf eine Vorratsspule aufgewickelt werden. The sheathed cable continuously withdrawn from the lock can then be wound directly onto a supply reel .
Auf diese Weise werden bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten absolut blasenfreie Polyolefin-Kabelmäntel erhalten.In this way, absolutely bubble-free polyolefin cable sheaths are obtained at high throughput speeds.
Um die an der Ausgangsschleuse erzielten Vorteile nicht im Innern des Vernetzungsrohres an der Trennstelle zwischen der Heizzonc und der Kühlzone wieder einzubüßen, kann auch die dort gebräuchlicherweise vorgegebene Trennwand oder Trennmanschelle mit der Durchlauföffnung für das Kabel durch eine an dieser Stelle des Vernetzungsrohres außen umgebende Kühlvorrichtung ersetzt werden. Diese Kühlvorrichtung kühlt den Wärmeträger in ihrem Wirkungsbereich so weit ab, daß er ein Vermischen des in der Heizzone als Heizmittel umlaufenden Anteils mit dem in der Kühl/.one als Kühlmittel umlaufenden Anteil verhindert, ohne den Durchlauf des Kabels zu beeinträchtigen.In order not to lose the advantages achieved at the exit gate in the interior of the crosslinking tube at the interface between the Heizzonc and the cooling zone again, the customarily used therein predetermined partition or Trennmanschelle can be replaced with the passage opening for the cable by an external surrounding at this point the cross-linking tube cooler will. This cooling device cools the heat transfer medium in its area of action so far that it prevents mixing of the portion circulating in the heating zone as heating medium with the portion circulating in the cooling zone as coolant without affecting the passage of the cable.
Kin Ausiührungsbeispiel der Krfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Ks zeigtKin Ausiührungsbeispiel the invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Ks shows
I·'i g. I in schcmatischcr Darstellung ein erstes Ausfülirungsbeispicl der Erfindung undI · 'i g. I give a first in a schematic representation Ausfülirungsbeispicl of the invention and
I·" i g. 2 in schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel der Krfindung.I · "i g. 2 in a schematic representation a second Embodiment of the invention.
Bei der in 1'i g. I gezeigten Vorrichtung wird die Kabelseele I in den querslehendcn Kopf 3 eines Kxtruders 2 geführt und dort mit einem Halbleitermaterial beschichtet. Die beschichtete Kabelseele durchläuft anschließend den ebenfalls querstchenden Kopf 5 eines Zweischichlenexlruders 4, 6 zur Beschichtung mit Isoliermaterial und Halbleitermaterial. Die so mit dem Kabelmantel beschichtete Kabelseele wird dann kontinuierlich durch ein Vernetzungsrohr geführt, das in eine I lei/zone IO und eine Kühlzonc 16 un; :rleill ist. die mit einem Wärmeträger 9 gefüllt sind. Die Heizzone und die Kühlzone sind durch das durchlaufende ummantelte Kabel umschließende Dichtungsmanschette 14 voneinander getrennt. Bei Verwendung von Siliconöl als Wärmeträger besieht die Manschette 14 vorzugsweise aus geschäumtem Siliconkautschuk.In the case of the in 1'i g. I the device shown, the cable core I is guided into the cross-leaning head 3 of a Kxtruder 2 and coated there with a semiconductor material. The coated cable core then runs through the likewise transversely piercing head 5 of a double-layer extruder 4, 6 for coating with insulating material and semiconductor material. The cable core coated in this way with the cable jacket is then passed continuously through a cross-linking tube which is divided into an I lei / zone IO and a cooling zone 16 un; : rleill is. which are filled with a heat transfer medium 9. The heating zone and the cooling zone are separated from one another by the sealing sleeve 14 enclosing the continuous sheathed cable. When using silicone oil as a heat transfer medium, the sleeve 14 is preferably made of foamed silicone rubber.
Der Wärmeträger 9 unterliegt sowohl in der Heizzone 10 als auch in der Kühlzone 16 einem Zwangsumlauf. Der Zwangsumlauf erfolgt in der Heizzone 10 unter Beaufschlagung durch eine Pumpe 8 in der in I i g. I durch Pfeile angedeuteten Weise im Gleichstrom. Der Wärmeträger 9 wird dabei im Krhitzcr 7 aufgeheizt. In der Kühlzone 16 erfolgt der Zwangsumlauf des Wärmeträgers als Kühlmittel 15 linier Beaufschlagung durch eine Pumpe 17 in der in K ι g. I durch Pfeile angedeuteten Weise im Gcgenstrom. Die Kühlung des Wärmetragers erfolgt im Kulilaggrcgat 18.The heat transfer medium 9 is subject both in the heating zone 10 and in the cooling zone 16 to a Forced circulation. The forced circulation takes place in the heating zone 10 under the action of a pump 8 in the in I i g. I in the manner indicated by arrows Direct current. The heat transfer medium 9 is heated in the heater 7. In the cooling zone 16 takes place Forced circulation of the heat transfer medium as coolant 15 linear application by a pump 17 in the in K ι g. I in the counter-current manner indicated by arrows. The heat transfer medium is cooled in Kulilaggrcgat 18.
Der Wärmeträger steht sowohl in der Heizzone 10 als auch in der Kühlzone i6 unter einem Druck im Bereich von iii. r) bis 25 bar. Die Pruckbeaufschlagung wird für beide Zonen durch einen einzigen Regler 11, 12, H, 2Λ, 24 bewirkt, der die Zonen nahe ihres Trennbereiches, hier also in der Nähe dsr Manschette 14, beaufschlagt. Im einzelnen besteht der Regler aus einem Steuerventil 11, Sicherheitsventilen 12, einem Vorratstank 13 für den Wärmeträger 9, einer Druckpumpe 23 und einer Vakuumpumpe 24 zum Entgasen des Wärmeträgers.The heat transfer medium is under a pressure in the range of iii both in the heating zone 10 and in the cooling zone i6. r ) up to 25 bar. The pressure is applied for both zones by a single regulator 11, 12, H, 2Λ, 24, which acts on the zones near their separation area, here in the vicinity of the cuff 14. In detail, the controller consists of a control valve 11, safety valves 12, a storage tank 13 for the heat carrier 9, a pressure pump 23 and a vacuum pump 24 for degassing the heat carrier.
Das mit dem Kabelmantel 22 versehene Kabel durchläuft im Vernetzungsrohr zunächst die Heizzone 10, tritt dann durch die Manschette 14, durchläuft dann die Kühlzone 16 und tritt am Ende der Kühlzone 16 durch eine Schleuse 19,20,21 aus dem Vernetzungsrohr aus. Die Schleuse besteht aus einem fluchtend mit dem Vernetzungsrohr angeordneten rohrförmigen Abschlußzylinder 20, einer diesen umschließenden Hochleistungskühlvorrichtung 19 und einer ausgangsseitig am Abschlußzylinder 20 angeordneten elastischen, den Kabelmantel 22 eng umgebenden Dichtungs- und Abstreifmanschette 21. Der innendurchmesser des Abschlußz.ylinders 20 ist so gewählt, daß er den Kabelmantel 22 unter Bildung eines ".ingraumes mit einer S^ültbreUe von ca 2 bis 5 ϊτϊή umgibt. Der Ringraum zwischen der Außenfläche des Kabelmantels 22 und der Innenfläche des Abschluß/.ylinders 20 ist zur Kühlz.one 16 offen und mit dem als Kühlmittel 15 dienenden Wärmeträger 9 gefüllt. Durch die Hochleistungskünlvorrichtung 19 ist der Wärmeträger im Ringraum so weit abgekühlt, daß er sich verfestigt. Bei Verwendung von Siliconöl als Wärmeträger wird dieses auf eine Temperatur im Bereich von c;·. —20 bis ca. — 40" C abgekühlt. Dadurch wird eine praktisch leckdichte !!rückdichtung für die Heizzone 16 geschaffen, die der Laufgeschwindigkeit i:es ummantelten Kabels praktisch keine Grenzen setz) Die am Ausgang des Abschlußz.ylinders 20 zusätzlich vorgesehene Manschette 21 dient unter diesen Bedingungen primär als Abstreifmanschettc und hat nur noch in zweiter Linie Kesldichtfunktionen zu erfüllen.The provided with the cable sheath 22. Cable passes through the cross-linking tube, first heating zone 10, then passes through the sleeve 14, then passes through the cooling zone 16 and exits at the end of cooling zone 16 through a lock 19,20,21 from the cross-linking tube. The lock consists of a tubular closing cylinder 20, which is aligned with the cross-linking pipe, a high-performance cooling device 19 surrounding it, and an elastic sealing and wiper collar 21, which is arranged on the output side on the closing cylinder 20 and tightly surrounds the cable jacket 22. The inside diameter of the closing cylinder 20 is chosen so that it surrounds the cable jacket 22 with the formation of an ".inraumes" with a S ^ ültbreUe of about 2 to 5 ϊτϊή. The annular space between the outer surface of the cable jacket 22 and the inner surface of the closure / cylinder 20 is open to the cooling zone 16 and with the heat transfer medium 9 serving as coolant 15. The high-performance cooling device 19 cools the heat transfer medium in the annular space to such an extent that it solidifies. - 40 "C cooled down. This creates a practically leak-tight back seal for the heating zone 16, which sets practically no limits to the running speed of the sheathed cable in the second place to fulfill kesl sealing functions.
Der Abschlußzylinder 20 ist am Vernetzungsrohr 10. 16 lösbar befestigt, so daß er leicht austauschbar ist. Die Vorrichtung kann dadurch mit wenigen Handgriffen auf ande-e Kabeldurchmesser umgestellt werden.The closing cylinder 20 is releasably attached to the crosslinking tube r 10. 16 so that it can be easily replaced. The device can be converted to other cable diameters in just a few simple steps.
In der K i g. 2 ist eine Variante der in Cig. 1 dargestellten Vernci/.uiigsvorrichtung gezeigt Statt der Manschette 14 (I-ig. I) ist an der Trenns.elle 26 zwischen der Heizzone 10 und der Küh'.zone It, des Vernetzungsrohres ein Kühlwassermantel 25 angeordnet. Die an dieser Stelle durch die Kühlung bewirkte Viskositätserhöhung des Wärnieträgers bewirkt eine völlig ausreichende Trennung des in der Heizzone 10 im Gleichstrom zwangsumgewälzten Wärmeträger· und des in der Kühlzone <6 im Gegenstrom zwangsuMigewälzlen Wärmeträgers. Der Kühlmantel 25 ist dabei so ausgebildet, daß an der l'rennslelle emc Puiier on·.· höherer Viskosität mit einer Länge von ca. 0,5 bis i.n m erhalten wird. Die Kühlung wird so eingestellt., dal' dor Wärmeträger an der Trennslelie zwar eine eriiohie Viskosität aufweist, aber noch in der flüssigen Phase vorliegt. Unter diesen Bedingungen brainht die Druckbeaufschlagnr·; des W;jr Meeagers rikil· π -t.hr wie in der Vorrichtung ge'ii:n> i · g. i nircii:.i . , ..ier Heizzone iÖ und in der r- ulii/.m■■: \b zn '■.;< ·;:-. .■;-. sondern kann an einer ein/: e:i 'kv.i.tsi. t.^i-.-uiii/sMelie für beide Zonen gemeinsam erfi ι.*.·< :;■ In the K i g. 2 is a variant of the one in Cig. 1 shown. The increase in viscosity of the heat carrier brought about by the cooling at this point causes a completely sufficient separation of the heat carrier that is forcibly circulated in cocurrent in the heating zone 10 and the heat carrier that is forcibly circulated in countercurrent in the cooling zone <6. The cooling jacket 25 is designed in such a way that a higher viscosity with a length of approx. 0.5 to in m is obtained at the barrel. The cooling is adjusted., While having a viscosity eriiohie dal 'dor heat carrier at the Trennslelie, but is present in the liquid phase. Under these conditions, the pressurization number brainhts; of the W; jr Meeager rikil · π -t.hr as in the device ge'ii: n> i · g. i ni r ci i: .i. , ..ier heating zone iÖ and in the r- ulii / .m ■■: \ b zn '■.;<·;: -. . ■; -. but can be attached to a /: e: i 'kv.i.tsi. t. ^ i -.- uiii / sMelie for both zones together erfi ι . *. · <:; ■
Bei der Trennung der Heiz/one 10 um der K'ihl/one 16 in der m I·' i g. 2 gez- :<»tcn ^ ere kann eine wesentlich höhere Laufgeschwindigkeit des Kabels erziel! weiden, ohne daß die Gefahr einer Verletzung des an der Trennstelle 26 noch weichen K. ilv. ■· ■■■■ -1· h""rh' When separating the Heiz / one 10 to the K'ihl / one 16 in the m I · 'i g. 2 drawn: <»tcn ^ ere can achieve a significantly higher running speed of the cable! graze without the risk of injuring the K. ilv, which is still soft at the separation point 26. ■ · ■■■■ - 1 · h "" rh '
ierzu 2 Blatt Zeichnungen2 sheets of drawings
Claims (4)
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